等温核酸扩增技术 (INAATs) 是一种可替代 PCR 进行核酸扩增的技术,快速且无需热循环,可在恒定温度下对核酸进行指数扩增。每种等温核酸扩增技术利用特定的酶和反应条件,但均需要使用具有链置换活性的聚合酶。DNA 聚合酶 (如 Bst DNA 聚合酶Klenow exo-以及 Phi29 (EquiPhi29)) 具有快速且强烈的链置换活性,适合用于等温核酸扩增。


等温核酸扩增技术的应用

等温扩增技术的逐渐广泛使用推动了分子诊断试剂开发领域的新进展。基于 INAATs 的分子诊断试剂在即时检测 (POC) 、基于实验室和基于现场的诊断试剂开发中起着重要作用。INAATS 具有快速的周转时间,样品处理过程简单,因此成为传染病和遗传疾病诊断试剂的常用开发工具。许多下一代诊断设备采用 INAAT 技术在床旁进行即时检测 (POCT)。在 COVID-19 大流行期间,等温扩增技术之一的环介导等温扩增技术 (LAMP) 成为快速检测 SARS-CoV-2 的常用方法。


等温核酸扩增技术的原理

目前有许多等温核酸扩增技术可供选择。点击下面的每个折叠栏,查看每种技术的图示和说明。

环介导等温扩增 (LAMP)

LAMP 基于链置换反应,在等温条件下形成茎环结构,可对 DNA 或 RNA (结合反转录酶时) 进行扩增。其使用 Bacillus stearothermophilus DNA 聚合酶 (Bst DNA 聚合酶) 和一套 4 - 6 个经专门设计的引物,这些引物与靶标 DNA 序列的 6 或 8 个不同部分结合。

重组酶聚合酶扩增 (RPA)

RPA 是一种在较低温度下进行等温扩增的方法,其基于由多种重组酶、单链结合蛋白和链置换 DNA 聚合酶介导的链侵入。

我们的 RPA 产品利用独特的蛋白质和酶组合,可快速且高效地检测靶标:

  • Invitrogen Lyo-ready Bst DNA 聚合酶 (工程改造,链置换)
  • Invitrogen Lyo-ready T4 UvsX 和 UvsY 蛋白 (重组酶复合物)
  • Invitrogen Lyo-ready T4 基因 32 蛋白 (单链 DNA 结合)

RPA反应效率由ATP再生缓冲系统驱动,该系统也在我们的方案中提供和优化。

有关 RPA 蛋白特性的更多信息,请参见此图标联系我们的团队以获取样品、方案和支持。


等温核酸扩增技术之间的对比

等温扩增方法是传统实验室核酸扩增方法的重要替代。传统核酸扩增方法需要依赖昂贵的扩增设备和连续循环扩增方案来扩增目标靶标。表 1将不同等温核酸扩增技术进行了比较。

表 1.不同等温核酸扩增技术之间的比较

技术反应温度反应时间引物扩增子大小检测方法
LAMP
环介导等温扩增
60-65 °C15-60 分钟4-6 个引物 >20 kb荧光法,比色法,浊度法,侧流法
MDA
多重置换扩增

WGA
全基因组扩增
30-40 °C60-180 分钟随机六聚体引物无限制荧光法,比色法
RPA
重组酶聚合酶扩增
37 °C30-60 分钟2 个引物  <1 kb荧光法,侧流法
HDA
解旋酶依赖性扩增
65 °C90分钟2 个引物 ~150 nt荧光法,比色法,侧流法
NASBA
基于核酸序列的扩增
40-50 °C60 分钟2 个引物 ~150 nt荧光
TMA
转录介导的扩增
40–55 °C30-90 分钟2 个引物 ~150 nt荧光法,化学发光法
RCA
滚环扩增
30-65 °C60-90 分钟1 个引物 ~150 nt荧光法,比色法,浊度法
EXPAR
指数扩增反应
55-60 °C<30 minDNA 触发 ~120 nt荧光法,比色法
SDA
链置换扩增
30–55 °C120 分钟4 个引物 ~100 nt荧光


等温核酸扩增所需的酶

用于等温核酸扩增的酶可以根据体积,浓度,甘油含量以及配方和反应缓冲液中的其他组分进行定制。有关我们的定制产品商业供应的信息,请访问 www.thermofisher.com/mdx联系我们

表2.等温核酸扩增所需的酶

产品名称适用的等温核酸扩增技术
Lyo-ready Bst DNA 聚合酶LAMP, HDA, EXPAR, RCA, RPA
SuperScript IV RT-LAMP 预混液LAMP
SuperScript IV 反转录酶和其他反转录酶LAMP , NASBA , TMA
T7 RNA 聚合酶NASBA , TMA
RNA 酶抑制剂LAMP,NASBA,TMA
RNase HNASBA.
Phi29 DNA 聚合酶MDA , WGA , RCA
EquiPhi29 DNA 聚合酶MDA,WGA,RCA
Klenow 片段 (exo-)SDA
Lyo-ready T4 UvsX *RPA
Lyo-ready T4 UvsY *RPA
Lyo-ready T4 Gene 32 *RPA

 *与我们联系,了解更多信息或索取样品。


常见问题解答

我们专注于为您的诊断试剂开发提供原材料。我们所有的酶均以液体形式提供;常规酶在储存缓冲液配方中含有甘油。我们不提供干粉酶或冻干服务。

当开发便携且室温稳定的诊断试剂时,可冻干形式的酶就非常有用。可冻干酶可保持常规酶拥有的所有特性,如可重复性,灵敏度和特异性。

SuperScript IV RT-LAMP 预混液可供商业化使用,并经优化可在 LAMP 和 RT-LAMP 中获得出色结果。SuperScript IV RT-LAMP 预混液仅以含甘油形式提供。

不过,该预混液的组分(SuperScript IV 反转录酶、Bst DNA 聚合酶和 RNaseOUT RNase 抑制剂)可以可冻干的形式提供。这些组分以无甘油形式提供,且可根据需求进行进一步定制。

等温扩增方法快速而强劲,但它们通常会发生非特异性扩增,从而导致假阳性结果。为了确保获得可靠的检测结果和控制非特异性扩增:

  • 确保实验环境和试剂的干净。建议定期清洁实验区,以防止污染。
  • 在冰上配制反应体系,避免非特异性扩增产物。
  • 为了提高诸如 LAMP 等方法的特异性 ,需要精心进行引物设计和优化。我们建议遵循 引物设计指南。确保引物熔解温度既不过高也不过低。可能会导致引物非特异性结合,而过高可能会抑制引物与模板的结合。
  • 其它反应参数如反应时间或 Bst DNA 聚合酶浓度也需要进行优化。引物设计和模板浓度,单次反应 Bst DNA 聚合酶的用量可减少至 1 U。 如果使用终点法检测,时间可能是引起非特异性扩增的重要因素。将孵育时间缩短几分钟可能有助于将 NTC 与样品区分开来。

仅供科研使用,不可用于诊断目的。

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